禾谷类作物的比较基因组研究

水稻是基因组最小的禾谷类作物，饱和遗传连锁图谱的构建，以及在此基础上开展的标记辅助选择和抗病基因克隆，表明水稻基因组研究已经领先于其他禾谷类作物。     

谷类作物基因结构及其数量的比较

本文综述了谷类作物基因组结构现状,基于水稻和拟南芥全基因组分析以及谷类作物基因组长片段的测序注释表明,谷类作物基因组存在许多嵌合结构,富基因岛重组上活性部分常被高拷贝DNA模块分隔.谷类作物基因组内,具保守的宏共线性.玉米,水稻,高梁,小麦,及大麦的Sh2/A1直向同源区域的基因顺序分析表明,Sh2和A1同系物间隔分别为20kb(在水稻和高梁)和140kb(在玉米);小麦族Sh2/A1区同线性在X1和X2基因间有一个断裂.如同其他禾本科作物,A1和X2基因在部分同源染色体保留共线性,Sh2和X1直向同源依然是共线性,但在非部分同源染色体的位置已改变.植物基因可以通过多倍体化,节段重复及局部基因扩增3种途径增加序列的数量.单个基因内,微共线性常被破坏.对基因组直向同源区段的初步比较分析暗示,植物基因组内基因局部扩增和易位也许有某些关联.     

水稻基因组研究的现状和展望

综述了水稻基因组学的现状及发展趋势 ,水稻是禾谷类的模式作物 ,水稻基因组研究主要集中在与QTL有关的定位。目前构建的遗传图谱已作为物理图谱、基因组测序、分离和鉴定重要基因的基础 ,水稻基因组学的下一步是功能基因组学 ,以确定基因的功能     

水稻SSR标记遗传连锁图谱着丝粒的整合及其偏分离分析

利用珍汕97(Zhenshan 97)和 HR5 衍生的重组自交系(n=190)作为作图群体,构建了水稻SSR标记的全基因组连锁图谱(命名ZHMAP),同时根据前人定位的着丝粒结果和国际水稻测序计划释放的信息,将12条染色体着丝粒的区段也整合到这张遗传图谱上.图谱共包括263个SSR分子标记,图谱总长1 552.6 cM.ZHMAP与多数已发表的图谱相比具有较好的一致性.同时检测到偏分离标记有82个,除第9、第12染色体没有偏分离标记外,其余所有染色体都存在偏分离标记,绝大多数偏分离标记偏向于珍汕97.这些结果有可能为水稻基因组研究工作提供便利和参考.     

选择牵连效应分析：发掘重要基因的新思路

作物在长期进化过程中，除自然选择外，还经历了两次大的人工选择，即人工驯化选择和育种选择，使栽培种与野生种之间、现代品种与古老的地方品种之间在群体遗传结构及性状上形成了很大的差异；在基因组中，一些承受强选择作用的基因在群体中的多样性显著降低，同时这些基因附近区域的遗传多样性也明显下降。在遗传学中将这种对个别基因的选择导致其侧翼区域遗传多样性降低的现象称之为选择牵连效应（Hitchhiking effect，也称选择搭载效应）。通过大群体多位点的扫描分析，可找到一些发生选择牵连效应的基因组区段，利用标记/性状关联分析（Marker/Trait association analysis），就可发现这些区段所控制的重要性状；对这些区段进行精细扫描和分析，即可找到一些决定重要农艺性状的基因，并发现优异等位变异，从而为重要基因的克隆和作物品种的分子设计奠定基础。各大作物高密度分子标记连锁图谱的绘制完成、高通量基因型分析技术体系的建立，为利用选择牵连效应分析、通过标记/性状之间的关联，寻找和定位一些重要基因奠定了基础。本文在查阅文献的基础上，结合作者的研究，以小麦株高、千粒重、磷的吸收和利用等性状为例，就选择牵连效应分析的基本思路、方法进行了讨论，以起到抛砖引玉之作用。     

水稻稀穗突变体lax3的遗传分析及基因定位

穗粒数是构成作物产量的三大要素之一，与作物产量具有显著的正相关关系，定位、克隆与穗粒数有关的新基因为解析作物产量构成具有十分重要的意义。利用穗颈注射法将高粱基因组DNA导入水稻品种9311中，在后代筛选到1个稀穗突变体，暂定名为lax3。研究了该突变体的主要农艺性状和稀穗的遗传方式，并对该稀穗突变基因进行了精细定位。研究结果表明，该稀穗突变体lax3在株高、分蘖、枝梗和穗粒数上与受体9311相比存在显著的差异。遗传分析表明该突变体的稀穗性状受1对隐性核基因控制，用lax3/02428 F₂群体将该基因初步定位在水稻第4染色体上，位于SSR标记RM16335和RM16424之间，交换单株分别为5株和3株。通过扩大遗传群体和进一步开发标记，最后将该基因定位在RM16349和Indel标记In4-8之间，两者之间的物理距离约为96.9 kb。本研究结果为进一步克隆该基因、解析水稻穗粒结构调控机制和分子辅助选育奠定一定的基础。     

国外燕麦分子生物学研究进展

燕麦是1种营养保健价值很高的粮饲兼用型禾谷类作物。最近10多年来，国外在燕麦目的基因的分离、遗传转化、分子连锁图谱的构建、基因定位、以及应用分子标记进行遗传差异分析和品种鉴定等方面开展了大量研究工作，本文就这些方面的研究进展进行了简要综述。     

植物流式细胞遗传学及其应用研究进展*

 流式细胞遗传学是利用流式细胞术对植物有丝分裂细胞的染色体进行分离、纯化和分选等操作的细胞遗传学分支学科，已在许多领域广泛的应用，如与DNA 分子标记结合进行物理作图，利用FISH和PRINS进行细胞遗传作图，重组DNA文库的构建，标记片段的定向分离以及蛋白质分析。利用流式细胞技术已对数十种植物物种进行了染色体分析，应用最多的是豆类作物和禾谷类作物。流式细胞术有许多潜在的利用价值，主要包括植物染色体和染色体臂特异BAC文库的构建，低拷贝序列的目标分离，ESTs和杂交DNA 序列的高产量作图以及对染色体蛋白的整体分析等。本文综述了植物流式细胞遗传学的研究方法及其在植物研究中的应用，并对其在植物基因组分析的潜在利用价值作了展望。     

本刊外聘编委 黎志康研究员

中国农业科学院农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程首席科学家、国际水稻研究所驻中国代表科学家和全球水稻分子育种协作网协调科学家。专业特长:植物分子遗传学(基因定位、数量性状遗传作图、植物分子标记辅助育种、功能等位基因发掘和复杂农艺性状的功能基因组研究)及其在水稻育种、遗传和进化中的应用。国际动植物基因组年会植物分子     

winQTLCart2.0使用程序和QTL分析新方法—关联分析

以分子标记技术为基础的作物数量性状基因(QTL)的研究成为目前作物遗传育种研究的热点。QTL定位的基本原理是分析标记基因型和数量性状值之间的连锁关系。进行QTL定位通常需要适当的分离群体,群体的表型数据,群体的基于分子标记的基因型数据,然后统计分析所有的标记基因型和表型的关系,从而在全基因组上确定所有可能的数量性状在染色体上的位置及效应。QTL分析软件winQTLCart2.0使用程序包括:数据准备、软件运行、基因(QTL)定位和分析、制图。QTL定位分析的新方法关联分析利用不同基因座等位变异(基因)间的连锁不平衡关系,进行标记与性状的相关性分析,以达到鉴定特定目标性状基因(或染色体区段)的目的,关联分析大大提高了目标性状基因或者相关QTL的挖掘和定位。     

谷子生物技术研究成果与未来方向

自1971年实现世界第一例组织培养再生谷子以来,世界各国科学家在谷子及狗尾草属植物组织培养、原生质体培养、体细胞无性系变异和利用、转基因技术、分子标记图谱与禾谷类比较遗传学、重要功能基因定位等相关领域做了大量工作,提升了谷子遗传育种的发展,也对其它作物的遗传育种起到了促进作用。本文总结了30 a来谷子生物技术研究的成果,并对未来的研究方向和重点研究领域进行了讨论。     

A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. japonica)

The genome of the japonica subspecies of rice, an important cereal and model monocot, was sequenced and assembled by whole-genome shotgun sequencing. The assembled sequence covers 93% of the 420-megabase genome. Gene predictions on the assembled sequence suggest that the genome contains 32,000 to 50,000 genes. Homologs of 98% of the known maize, wheat, and barley proteins are found in rice. Synteny and gene homology between rice and the other cereal genomes are extensive, whereas synteny with Arabidopsis is limited. Assignment of candidate rice orthologs to Arabidopsis genes is possible in many cases. The rice genome sequence provides a foundation for the improvement of cereals, our most important crops.     

用2个不同来源的DNA探针构建水稻RFLP连锁图谱(英文)

基于籼稻品种圭 6 30与粳稻品种台湾粳杂交产生的一个包含 111个株系的加倍单倍体 (DH)群体 ,构建了一个水稻 RFL P连锁图谱 .该图谱 (记为 DH图谱 )含有 175个 RFL P座位 ,全长 12 2 4 .6 c M,相邻标记间平均距离 7.0 c M.用于 RFL P分析的探针选自分别由日本水稻基因组计划 (RGP)和美国康耐尔大学 (CU)构建的 2个水稻图谱 .9个染色体区域发现明显的偏分离 ,但 DH图谱与 RGP和 CU图谱之间仍表现出较好的共线性 .因此 ,DH图谱可以作为那 2张图谱之间遗传信息相互沟通的桥梁 .本图谱还可用于对水稻中控制重要农艺性状的数量性状基因座的定位和分析     

兰科植物遗传图谱与QTL定位研究进展

兰科植物俗称兰花，是最重要的观赏花卉，构建遗传图谱，特别是高密度遗传图谱有助于提高育种水平，本研究主要对兰科植物遗传图谱与重要性状的QTL定位进行了综述。结果表明:1)2007年报道出兰科石斛属第一张遗传图谱以来，累计发表了13张兰科植物遗传连锁图谱。2)从图谱类型来看，5张为品种间图谱，8张为种间图谱；从图谱用途来分，7张可以用于QTL定位，3张可用于精细定位或基因克隆，另3张为基础参考图谱。3)从已构建的兰科植物遗传图谱看，总图距越来越高且平均图距越来越小，为图谱的实际应用奠定了基础，但作图群体较小始终是个问题。4)虽然在蝴蝶兰叶片、花色，石斛兰萼片大小及石斛茎及多糖含量等相关性状上进行了QTL定位，但在花朵大小、花朵数、花香、花型、花斑和植株抗性等方面均未涉及。因此，构建遗传图谱，特别是高密度遗传图谱能够为兰花的生物学研究及分子标记辅助育种提供参考依据。     

水稻生长发育与产量性状基因克隆研究进展

全球面临人口膨胀和资源缺乏的双重压力,急需通过改良农作物品种来增加粮食产量。水稻是重要的粮食作物,具有基因组小、与其他谷类作物共线性高等特点,是禾本科作物的模式植物。植物的生长发育是获得产量的物质基础,目前已经克隆了一些水稻重要农艺性状基因,涉及的性状包括株高、分蘖、花期、育性、产量、稻米品质及抗逆性等。控制水稻生长发育的基因和产量性状基因的克隆,加深了对水稻生长发育的分子机制的理解,深化了对水稻产量形成的生物学机制的认识,并为今后利用这些基因进行品种分子改良提供了物质基础。     

利用RFLP,SSR和RAPD标记构建陆地棉分子标记连锁图

Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｒｋｅｒｌｉｎｋａｇｅｍａｐｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｇｅｎｅｍａｐｐｉｎｇ,ｍａｐｂａｓｅｄｃｌｏｎｉｎｇａｎｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｒｋｅｒａｓｓｉｓｔｅｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ.Ｉｎｒｉｃｅ[1],ｏｉｌｓｅｅｄｒａｐｅ[2]ａｎｄｃｏｒｎ[3],ｓｅｖｅｒａｌｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｒｋｅｒｌｉｎｋａｇｅｍａｐｓｗｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄａｎｄｅｍｐｌｏｙｅｄｉｎｍａｐｐｉｎｇｄｉｓｅａｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｇｅｎｅｓ,ｉｎｓｅｃｔｒｅｓｉｓｔａｎｔｇｅｎｅ…     

Rice molecular markers and genetic mapping: Current status and prospects

Dramatic changes in climatic conditions that supplement the biotic and abiotic stresses pose severe threat to the sustainable rice production and have made it a difficult task for rice molecular breeders to enhance production and productivity under these stress factors. The main focus of rice molecular breeders is to understand the fundamentals of molecular pathways involved in complex agronomic traits to increase the yield. The availability of complete rice genome sequence and recent improvements in rice genomics research has made it possible to detect and map accurately a large number of genes by using linkage to DNA markers. Linkage mapping is an effective approach to identify the genetic markers which are co-segregating with target traits within the family. The ideas of genetic diversity, quantitative trait locus(QTL) mapping, and marker-assisted selection(MAS) are evolving into more efficient concepts of linkage disequilibrium(LD) also called association mapping and genomic selection(GS), respectively. The use of cost-effective DNA markers derived from the fine mapped position of the genes for important agronomic traits will provide opportunities for breeders to develop high-yielding, stress-resistant, and better quality rice cultivars. Here we focus on the progress of molecular marker technologies, their application in genetic mapping and evolution of association mapping techniques in rice.     

水稻花序结构调控机制研究进展

禾本科作物的花序结构直接影响穗粒数和最终产量,其多样性主要依赖于分枝模式和花的位置。水稻作为研究禾本科作物的模式植物,有关花序结构的调控机制已取得重大进展,对花序发育调控因素的概述,将有助于水稻穗型的遗传改良和高产育种。水稻花序发育始于顶端分生组织向花序分生组织转变,之后生成花序轴分生组织、一次枝梗分生组织、二次枝梗分生组织、小穗分生组织和小花分生组织。花序相关分生组织受到众多基因调控,形成一个复杂的遗传网络,发育过程中任一节点发生变化都会导致穗型发生变化。在改良过程中,调控影响花序发育基因的时空表达,组合相关优异等位基因,更有利于优化水稻穗型;在驯化过程中,穗型受到选择,水稻花序结构调整为更有利于增加小穗数量的结构。有关水稻花序发育影响因子的研究,将有利于穗型遗传改良,并为分子设计育种提供理论支撑。对影响水稻花序发育过程中各因子进行梳理,并对其在调控花序结构过程中的路径进行概括,水稻作为模式作物对其花序结构遗传调控网络的研究,为禾本科作物花序发育研究提供重要参考。